线程与内存

在多个线程之间共享了Count类的一个对象，这个对象是被创建在主内存(堆内存)中，每个线程都有自己的工作内存(线程栈)，工作内存存储了主内存Count对象的一个副本，当线程操作Count对象时，首先从主内存复制Count对象到工作内存中，然后执行代码count.count()，改变了num值，最后用工作内存Count刷新主内存Count。当一个对象在多个内存中都存在副本时，如果一个内存修改了共享变量，其它线程也应该能够看到被修改后的值，此为可见性。

每个锁对(JLS中叫monitor)都有两个队列，一个是就绪队列，一个是阻塞队列，就绪队列存储了将要获得锁的线程，阻塞队列存储了被阻塞的线程，当一个线程被唤醒(notify)后，才会进入到就绪队列，等待CPU的调度，反之，当一个线程被wait后，就会进入阻塞队列，等待下一次被唤醒，这个涉及到线程间的通信，当第一个线程执行输出方法时，获得同步锁，执行输出方法，恰好此时第二个线程也要执行输出方法，但发现同步锁没有被释放，第二个线程就会进入就绪队列，等待锁被释放。一个线程执行互斥代码过程如下：
        1. 获得同步锁；
        2. 清空工作内存；
        3. 从主内存拷贝对象副本到工作内存；
        4. 执行代码(计算或者输出等)；
        5. 刷新主内存数据；
        6. 释放同步锁。

在 java 垃圾回收整理一文中，描述了jvm运行时刻内存的分配。其中有一个内存区域是jvm虚拟机栈，每一个线程运行时都有一个线程栈，线程栈保存了线程运行时候变量值信息。当线程访问某一个对象时候值的时候，首先通过对象的引用找到对应在堆内存的变量的值，然后把堆内存变量的具体值load到线程本地内存中，建立一个变量副本，之后线程就不再和对象在堆内存变量值有任何关系，而是直接修改副本变量的值，在修改完之后的某一个时刻（线程退出之前），自动把线程变量副本的值回写到对象在堆中变量。这样在堆中的对象的值就产生变化了。下面一幅图描述这写交互

volatile

用volatile修饰的变量，线程在每次使用变量的时候，都会读取变量修改后的最的值。volatile很容易被误用，用来进行原子性操作。
下面看一个例子，我们实现一个计数器，每次线程启动的时候，会调用计数器inc方法，对计数器进行加一

public class Counter {    public static int count = 0;    public static void inc() {        //这里延迟1毫秒，使得结果明显        try {            Thread.sleep(1);        } catch (InterruptedException e) {        }         count++;    }     public static void main(String[] args) {        //同时启动1000个线程，去进行i++计算，看看实际结果        for (int i = 0; i < 1000; i++) {            new Thread(new Runnable() {                @Override                public void run() {                    Counter.inc();                }            }).start();        }         //这里每次运行的值都有可能不同,可能为1000        System.out.println("运行结果:Counter.count=" + Counter.count);    }}

实际运算结果每次可能都不一样，本机的结果为：运行结果:Counter.count=995，可以看出，在多线程的环境下，Counter.count并没有期望结果是1000
即使在count之前加上volatile就无法避免这个问题
对于volatile修饰的变量，jvm虚拟机只是保证从主内存加载到线程工作内存的值是最新的。例如假如线程1，线程2 在进行read,load 操作中，发现主内存中count的值都是5，那么都会加载这个最新的值在线程1堆count进行修改之后，会write到主内存中，主内存中的count变量就会变为6线程2由于已经进行read,load操作，在进行运算之后，也会更新主内存count的变量值为6导致两个线程及时用volatile关键字修改之后，还是会存在并发的情况。

正确使用 volatile 变量的条件

您只能在有限的一些情形下使用 volatile 变量替代锁。要使 volatile 变量提供理想的线程安全，必须同时满足下面两个条件：
对变量的写操作不依赖于当前值。
该变量没有包含在具有其他变量的不变式中。

参考：

Java 理论与实践: 正确使用 Volatile 变量

http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-jtp06197.html